EV 기반 유전자 치료, DMD 모델에서 전체 길이 디스트로핀 mRNA 전달·근육 회복

텍사스대학교 MD 앤더슨 암센터 연구진이 개발한 새로운 치료 플랫폼이 뒤셴 근이영양증 전임상 모델에 전체 길이 DMD 유전자의 메신저 RNA(mRNA)를 전달해 근육 단백질 디스트로핀 생산을 성공적으로 회복시키고 생체 내에서 근력, 지구력 및 기능을 극적으로 개선했다. 2026년 6월 11일 Nature Biomedical Engineering에 게재된 이 연구는 자연적인 나노 규모 전달 입자인 조작된 세포외 소포(EV)를 사용해 전체 DMD 유전자를 운반하며, 부작용 감소와 전체 길이 유전자 전달 능력 등 현재 바이러스 기반 유전자 치료와 비교해 뚜렷한 이점을 제공한다.

뒤셴 근이영양증은 DMD 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 심각한 유전 질환으로, 건강한 사람에서는 수축 중 근육 세포를 안정화하고 보호하는 디스트로핀을 체내에서 생산하지 못하게 한다. 디스트로핀이 없으면 근육이 쉽게 손상되어 염증과 세포 사멸로 이어진다. 이 질환은 주로 남성에게 영향을 미치며 늦은 걷기와 뒤뚝거리는 보행 같은 증상이 보통 유아기에 나타나고, 진행됨에 따라 보행 능력 상실, 척추측만증, 심장 문제 및 결국 호흡 부전을 초래한다. DMD는 인간 게놈에서 가장 긴 유전자로 알려져 있기 때문에 현재의 바이러스 기반 유전자 치료는 전체 길이를 운반할 수 없어 단축 버전을 사용해야 하며, 이는 유전자의 완전한 기능 상실을 초래하고 심각한 부작용, 용량 제한 독성, 면역 반응 및 심지어 사망 가능성의 위험을 수반한다. 이러한 부작용으로 인해 FDA 승인 유전자 치료제 중 최소 하나가 시장에서 철수되었다.

이 연구에서 연구진은 혈류에 주입된 후 골격근을 직접 표적하고 결합하는 특수 태그로 조작된 EV에 전체 길이 DMD mRNA를 탑재했다. 근육 표적 능력은 근육 조직에 주로 발현되는 수용체와 상호작용하는 특정 리간드를 EV 막에 결합시킴으로써 생겨나며, 이는 생체 내 분포를 개선하고 비표적 기관에 의한 격리를 최소화한다. 이 mRNA 탑재 EV의 주입은 전임상 모델에서 디스트로핀 단백질 발현 증가와 근력 및 기능 개선을 가져왔으며 심각한 부작용은 없었다. 근육 기능 및 조직병리학 분석은 대조군과 비교해 현저한 개선을 보여주었고 염증과 근육 괴사가 감소했다. 이 치료는 골격근 내에서 표적에 머물렀고, 반복 투여 후에도 바이러스 기반 치료에서 흔히 나타나는 면역 반응이나 독성을 유발하지 않았다. 연구는 또한 비인간 영장류에서 EV의 안전성과 생체적합성을 입증하여 임상 전환 가능성을 뒷받침했다.

전달 시스템의 비바이러스성 특성은 바이러스 벡터와 관련된 면역원성 문제를 회피한다. 유전자 편집이나 바이러스 유전자 대체와 달리 mRNA 치료는 일시적이며 숙주 게놈에 통합되지 않아 삽입 돌연변이 유발 및 통제되지 않은 유전자 발현의 위험을 완화하므로 반복 투여가 가능하다. 제형화된 EV는 순환계에서 탁월한 안정성을 보여 취약한 mRNA 화물을 효소 분해로부터 보호했으며, 디스트로핀 단백질의 회복은 기계적 스트레스 동안 근육 세포막을 강화하는 디스트로핀 관련 당단백질 복합체를 복원한다.

2023년 노벨 생리학·의학상을 수상한 mRNA 기술은 이전에 연구진이 교모세포종에서 면역요법 반응을 강화하기 위해 EV에 탑재하는 데 사용된 바 있어, 이 기술이 암 치료에도 활용될 가능성을 시사한다. 이 연구의 공동 주저자는 “우리의 새로운 플랫폼은 현재 바이러스 기반 유전자 치료의 한계를 극복하여 전체 길이 mRNA 전달을 가능하게 하고 야생형 디스트로핀 번역을 회복시켜 근육 기능을 크게 개선한다”고 밝혔다. 임상 시험을 위한 EV 매개 mRNA 플랫폼의 완전한 안전성을 확인하려면 향후 연구가 필요하며, 심장 질환이 진행된 질환에서 흔히 나타나므로 심장 근육에 전달될 수 있는지 여부도 포함된다. 연구진은 이러한 결과를 바탕으로 이 방법이 뒤셴 근이영양증 치료를 넘어 광범위한 “단백질 복원” 또는 세포 재프로그래밍 플랫폼으로서 유망한 접근법이 될 수 있다고 지적한다. 공동 주저자가 언급했듯이 “이제 우리는 매우 큰 단백질을 대체할 수 있게 되었기 때문에, 이 플랫폼 및 질환 비특이적 접근법은 희귀 유전 질환과 전통적인 유전자 치료 응용을 훨씬 넘어서는 문을 열 수 있을 것”이며, 암, 자가면역 질환, 신경퇴행, 섬유증 및 기타 만성 질환을 포함한 유전성 질환과 후천적 또는 퇴행성 과정을 통해 소실된 단백질의 복원을 가능하게 할 잠재력이 있다.